СПОСОБ ГАЗОСОРБЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ Российский патент 1997 года по МПК G01N21/91 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано в различных областях промышленности для выявления сквозных и поверхностных микродефектов типа пор, трещин, зон повышенной пористости.

Известен способ неразрушающего контроля поверхностных дефектов, основанный на использовании капиллярных свойств жидкости, в котором используется летучий пенетрант [1] Согласно этому способу пенетрант наносят на контролируемую поверхность при помощи кисти или тампона, или разбрызгивают его при помощи пульверизатора. Под действием капиллярных сил пенетрант всасывается в поверхностные дефекты. Поверхности дают обсохнуть до исчезновения мокрых пятен, после чего на нее накладывают индикаторную оболочку, которая изменяет свой цвет при поглощении испаряющегося из дефектов пенетранта. В результате на поверхности индикаторной оболочки, прилегающей к контролируемой поверхности изделия, появляются цветные пятна, которые представляют собой увеличенные зеркальные изображения устьев поверхностных дефектов. По форме и размерам цветных пятен на индикаторной оболочке определяют форму и размеры устьев поверхностных дефектов.

Использование испаряемого пенетранта и съемной индикаторной оболочки позволяет получать информацию о глубине дефекта и размерах его устья, а также исключить операции очистки поверхности от дефектоскопических материалов.

Однако, как и все капиллярные способы неразрушающего контроля, известный способ неприменим для обнаружения дефектов, полости которых содержат загрязнения, препятствующие проникновению пенетранта. Кроме того, использование испаряемого пенетранта ограничивает возможности обнаружения дефектов, глубина которых не превышает 0,3 мм.

Известен способ определения наличия и местоположения поверхностных дефектов [2] основанный на выдерживании контролируемой детали в радиоактивном инертном газе и наблюдении картины распределения радиоактивности на поверхности, обусловленной адсорбцией газа на поверхности дефектов, который эффективно выявляет поверхностные дефекты, полости которых содержат твердые загрязнения, неудаляемые при очистке поверхности детали.

Недостатками способа являются низкая надежность обнаружения дефектов, имеющих малую глубину и большую ширину раскрытия, а также радиационная опасность.

Известен способ радиоактивной газосорбционной дефектоскопии [3] в котором для предотвращения быстрой десорбции из трещин индикаторного (рабочего) газа криптона-85 их перед контролем заполняют веществом с хорошими сорбционными свойствами.

В результате повышается остаточная радиоактивность поверхности контролируемого объекта в местах расположения дефектов, что дает возможность повысить чувствительность способа.

Однако, тем самым повышается радиационная опасность при использовании способа, что в значительной степени ограничивает область его применения.

Кроме того, известный способ не позволяет получать информацию о глубине и раскрытии обнаруженных дефектов, поскольку в этом способе регистрируются рассеянные β- частицы.

Задачей, решаемой изобретением, является создание способа газосорбционной дефектоскопии, который позволяет регистрировать сорбированный в дефектах нерадиоактивный газ и оценивать сорбционную емкость дефектов.

Техническим результатом является исключение радиационной опасности, повышение производительности контроля, расширение области применения способа, повышение информативности способа.

Технический результат достигается за счет того, что контролируемую деталь выдерживают в атмосфере смеси нерадиоактивных газов, из которых по крайней мере один улучшает сорбцию остальных газов на поверхности детали. Затем контролируемую деталь в течение заданного времени выдерживают на воздухе для обеспечения десорбции газов с внешней поверхности детали, после чего для регистрации дефектов на контролируемую поверхность на заданное время накладывают съемную индикаторную оболочку, чувствительную к сорбированным газам.

Газы, заполняющие полость дефекта и сорбированные на его стенках, выходят из него за счет диффузии, тем самым создается диффузионный поток газов. В качестве нерадиоактивных газов используют, например, аммиак и пары воды и/или спирта, из которых пары воды и/или спирта улучшают сорбцию аммиака.

После обезгаживания внешней поверхности детали на контролируемый участок этой поверхности накладывают съемную индикаторную оболочку, например, фильтровальную бумагу (или ткань), пропитанную индикаторным составом, чувствительным к аммиаку, и обеспечивают плотное прилегание этой оболочки к поверхности. При поглощении молекул аммиака, выходящих из дефекта за счет диффузии, на поверхности индикаторной оболочки, прилегающей к контролируемой поверхности детали, напротив дефекта появляется индикаторный след этого дефекта в виде цветного пятна. Форма этого пятна повторяет форму устья дефекта с увеличением, которое зависит от времени регистрации, т.е. от времени, в течение которого индикаторная оболочка находится на контролируемой поверхности и поглощает диффузионный поток аммиака из дефекта.

Через заданное время регистрации индикаторную оболочку снимают с поверхности детали и по наличию индикаторных следов на оболочке судят о наличии дефектов на контролируемой поверхности. По форме и размерам индикаторных следов судят о типе и величине их раскрытия. Для оценки глубины дефектов, которая связана с сорбционной емкостью дефекта, индикаторные оболочки накладывают неоднократно через фиксированные промежутки времени на заданное время и регистрируют продолжение десорбции и наличие диффузионных потоков сорбированных газов из более глубоких дефектов и прекращение диффузионных потоков этих газов из более мелких дефектов.

Пример 1. На дно эксикатора помещают бюкс с 20%-ным водным раствором аммиака. Над ним на керамической подставке помещают эталон трещин с раскрытием 0,8 1,2 мкм глубиной 0,3 мм, который представляет собой пластину из нержавеющей стали размером около 3 x 6 см и толщиной около 3 мм с никелевым покрытием толщиной 0,3 мм. Эксикатор закрывают крышкой и выдерживают при комнатной температуре в течение 30 мин.

Затем эталон вынимают из эксикатора, выдерживают в течение 1 мин на воздухе, накладывают на поверхность эталона индикаторную оболочку из фильтровальной бумаги, пропитанной чувствительным к аммиаку составом, и регистрируют дефекты в течение 60 с. После этого индикаторную бумагу снимают с поверхности эталона и наблюдают индикаторные следы эталонных трещин. Ширина следов трещин пропорциональна раскрытию трещин.

Пример 2. В эксикатор помещают лопатку турбины газотурбинного двигателя, на вогнутой поверхности которой вблизи корня способом-прототипом обнаружен протяженный дефект. Эксикатор закрывают крышкой и создают внутри эксикатора разрежение около 0,01 атм, после чего в него напускают смесь паров воды и аммиака до парциального давления аммиака 200 250 мм рт. ст. выдерживают в течение 5 мин при комнатной температуре, после чего лопатку вынимают из эксикатора и выдерживают на воздухе в течение 1 мин.

На контролируемые участки на выпуклой и вогнутой поверхностях по обе стороны от входной кромки вблизи корня лопатки, включая входную кромку, накладывают индикаторую бумагу, чувствительную к аммиаку и регистрируют дефекты в течение 30 с. После этого индикаторную бумагу снимают с поверхности и наблюдают индикаторные следы протяженного дефекта на вогнутой поверхности лопатки в виде тонкой линии длиной около 15 мм, эрозионных язв в виде круглых пятен диаметром 0,3 1,0 мм и механического повреждения (риски) в виде штриха шириной 0,5 мм и длиной около 5,0 мм.

Использование нерадиоактивных газов позволяет исключить радиационную опасность, особенно при контроле изделий из материалов с большой сорбционной емкостью, что также позволяет расширить область применения способа за счет расширения номенклатуры испытуемых изделий.

Использование смеси газов, из которых по крайней мере один улучшает сорбцию остальных, позволяет исключить промежуточные стадию заполнения дефектов адсорбентом перед выдержкой детали в рабочем газе, что упрощает способ и тем самым повышает производительность контроля.

Использование накладной и съемной индикаторной оболочки, обладающей высокой чувствительностью к аммиаку, позволяет в случае необходимости повторить контроль путем наложения новой индикаторной оболочки на ту же поверхность детали без повторного насыщения, что позволяет повысить информативность способа.

Как видно из приведенных примеров, полный цикл контроля занимает 10-35 мин. Причем основные затраты времени связаны с первой стадией цикла - выдерживанием в газовой среде. Производительность контроля может быть увеличена за счет сокращения затрат времени на первой стадии цикла путем помещения в атмосферу смеси газов нескольких деталей одновременно.

Чувствительность предлагаемого способа газосорбционной дефектоскопии не хуже чувствительности капиллярного красочного способа и газосорбционного радиографического способа.

Источники информации.

1. Indicator capillary-diffusion method for non-destructive defectoscopy of composite materials, Proc. Moscow Intern. composites Conf. Nov. 14-16, 1990, "Elsevier Applied Science", London New York, 773-776.

2. Румянцев С.В. и др. Изотопы в СССР, N 44, 1975.

3. Румянцев С.В. Штань А.С. Гольцев В.А. Справочник по радиационным методам неразрушающего контроля. -: М. Энергоиздат, 1982, с. 151 прототип.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано в различных областях промышленности для выявления сквозных и поверхностных микродефектов типа пор, трещин, зон повышенной пористости. Сущность изобретения: контролируемый объект выдерживают в атмосфере смеси нерадиоактивных газов, из которых по крайней мере один улучшает сорбцию остальных газов на поверхности объекта, а регистрацию остаточного распределения сорбированных газов на поверхности объекта осуществляют через заданное время при помощи накладной и съемной индикаторной оболочки, которую накладывают на контролируемую поверхность на заданное время и по изменению цвета которой судят о наличии, местоположении, типе и размерах дефектов. В качестве смеси нерадиоактивных газов можно использовать аммиак и пары воды и/или спирта. Эту смесь можно создавать путем испарения растворов в замкнутом объеме. 2 з. п. ф-лы.

1. Способ газосорбционной дефектоскопии, заключающийся в том, что дефекты контролируемого объекта заполняют веществом, улучшающим сорбцию рабочего газа, выдерживают объект в среде рабочего газа с последующим удалением его с внешней поверхности объекта и регистрируют остаточное распределение рабочего газа по поверхности объекта, отличающийся тем, что в качестве вещества, улучшающего сорбцию рабочего газа, и самого рабочего газа используют смесь нерадиоактивных газов, из которых по крайней мере один улучшает сорбцию остальных газов на поверхности объекта, а регистрацию осуществляют через заданное время при помощи накладной и съемной индикаторной оболочки, которую накладывают на контролируемую поверхность на заданное время и по изменению цвета которой судят о наличии, местоположении, типе и размерах дефектов. 2. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве смеси нерадиоактивных газов используют аммиак и пары воды и/или спирта. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что заполнение дефектов контролируемого объекта смесью нерадиоактивных газов, из которых по крайней мере один улучшает сорбцию остальных газов, осуществляют в замкнутом объеме путем испарения смеси нерадиоактивных газов из раствора.